题目内容

【题目】如图所示,一个平行板电容器水平放置,并与一个金属圆环连接,一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在上极板上,金属环处在竖直平面内,环面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直若金属环、电容器及小球一起以水平速度v向右平动时,细线拉力大小为F1,且此时细线恰好处于竖直状态;若金属环、电容器及小球一起以水平速度2v向右平动时,细线拉力大小为F2,则(

A. 当速度为2v时,细线仍保持竖直方向,且F1=F2

B. 当速度为2v时,细线仍保持竖直方向,且F1>F2

C. 当速度为2v时,细线与竖直方向有一向右的偏角,且F1<F2

D. 细线的拉力大小与小球所带的电性无关

【答案】AD

【解析】金属圆环切割磁感线时产生感应电动势,相当于电源,给电容器充电,切割的有效长度等于极板间距,设为d,则感应电动势为:

U=Bdv

故电场强度为:E=U/d=Bv

根据右手定则判断知电容器上极板带正电板间电场方向向下若小球带正电小球所受的电场力向下电场力大小FE=qE=qvB;

由左手定则判断知小球所受的洛伦兹力方向向上大小为FB=qvB

可知电场力与洛伦兹力大小相等方向相反且这个结论与圆环的速度大小无关所以当速度为2v细线的拉力等于球的重力则细线仍保持竖直方向且有F1=F2.若小球带负电,结论相同,故BC错误,AD正确。

故选:AD.

练习册系列答案
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【题目】用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。

主要实验步骤如下:

a.安装好实验器材。接通电源后让拖着纸带的小车沿长木板运动重复几次。

b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点Ot=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2ABCDEF……所示。

c.通过测量、计算可以得到在打ABCDE……点时小车的速度分别记作v1v2v3v4v5……

d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点如图3所示

结合上述实验步骤请你完成下列任务

(1)在下列仪器和器材中还需要使用的有_______________________(填选项前的字母)。

A.电压合适的50 Hz交流电源

B.电压可调的直流电源

C.刻度尺

D.秒表

E.天平(含砝码)

(2)在图3中已标出计数点ABDE对应的坐标点请在该图中标出计数点C对应的坐标点并画出v-t图像_____________

(3)观察v-t图像可以判断小车做匀变速直线运动其依据是___________v-t图像斜率的物理意义是______________________

(4)描绘v-t图像前还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度从理论上讲t的要求是______(选填越小越好与大小无关”);从实验的角度看选取的x大小与速度测量的误差______(选填有关无关”)。

(5)早在16世纪末伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时为此他设计了如图4所示的斜面实验”,反复做了上百次验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识分析说明如何利用伽利略斜面实验检验小球的速度是随时间均匀变化的_____________________

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